虛擬現實技術在欺騙研究中的應用 *

沈 靖 楊曉晴 王振宇 凌若藍 蒯曙光*

(1.上海市公安局物證鑒定中心，上海 200083；2.華東師范大學心理與認知科學學院，腦科學與教育創新研究院，上海市心理健康與危機干預重點實驗室，上海200062)

1 引 言

欺騙是一種通過言語、動作等方式隱瞞真相誤導他人從而引發他人做出錯誤判斷的行為(Hyman，1989;Vrij，Hartwig，& Granhag，2019)。自古以來，欺騙就是日常生活的一部分，在諸多的社會場景和環境中，欺騙會以各種方式出現(DePaulo，Kashy，Kirkendol，Wyer，& Epstein，1996)。目前存在許多理論來解釋欺騙行為。認知負荷理論認為，因為說謊者既要回憶真相又要對真相進行掩蓋，從而增加了認知負荷(Sporer，2016)。人際欺騙的理論提出，說謊者會策略性地采取看似誠實的行為以符合被欺騙者的期待。從更廣泛的意義上講，欺騙行為屬于印象管理的范疇，即人們試圖通過欺騙以期獲得他人對自己正面的印象(Bourdage，Roulin，& Tarraf，2018)。理解人類的欺騙行為同樣有著重要的應用價值。檢測謊言成為眾多職業工作中的重要部分。例如，司法人員需要判斷犯罪嫌疑人和目擊證人是否進行欺騙，從而決定案件的偵查和審判(Vrij & Fisher，2016;Wachi et al.，2017)。在政治和商業談判中需要判斷對手是否在進行欺騙，選擇恰當的應對策略(Au & Wong，2019;Clementson，2017)。在教育中，教師需要判斷學生是否有欺騙行為，從而調整管教的策略(Masip，Levine，Somastre，& Herrero，2020;Ulatowska，2017)。在體育比賽中，運動員往往會用身體的假動作欺騙對手，導致對手做出錯誤的判斷，從而贏得相對的競爭優勢(Brault，Bideau，Kulpa，& Craig，2012;Güldenpenning，Kunde，& Weigelt，2017)。理解人類的欺騙行為，對于提升對欺騙行為的檢測能力具有重要的理論和應用價值。

人類時常受到謊言的蒙蔽。因此，我們需要借助專業的測謊工具和手段，從刺激誘發和反應記錄兩個方面提高對欺騙行為的檢測能力。第一，誘發受測者更強的行為和生理反應；第二，更加準確地記錄和區分在欺騙和非欺騙下人類不同的行為和生理反應。在之前的研究中，研究人員關注于如何記錄和分析欺騙行為反應引發的生理指標如血壓、心率、呼吸、面部表情、眼動信號和大腦信號的變化等(董珊珊，陳飛燕，何宏建，2013；傅根躍，陳昌凱，2003；任延濤，韓玉昌，2016；申尋兵，隋華杰，傅小蘭，2017)。相對而言，對如何設置測謊時的刺激環境關注較少。近年來虛擬現實技術的發展給這一方面帶來了新的機遇。

2 虛擬現實技術的特點及其在欺騙行為研究應用中的優勢

虛擬現實技術在軟件上通過計算機建模，三維掃描重構和后期的制作可以產生各種虛擬的場景和人物。在硬件上，虛擬現實系統使用虛擬現實頭盔或環繞式立體投影來呈現逼真和沉浸式的三維空間(趙沁平，周彬，李甲，陳小武，2016)。近些年來，虛擬現實技術在設備的小型化和低成本化上取得了長足的進步，讓其在各類心理學的研究中得到越來越廣泛的應用(Goedicke，Li，Evers，& Ju，2018；Hu，Wu，& Shieh，2016；Kuai，Liang，He，& Wu，2020；張為忠，連榕，許艷鳳，2019)。

虛擬現實的技術同樣引起了欺騙行為研究者的關注。由于在現實情境下，直接進行欺騙行為的研究需要構建一個欺騙的場景。在實驗室構建模擬場景進行欺騙行為的研究則需要滿足一定條件：第一，實驗場景的生態化。實驗場景要盡可能和真實場景接近，讓被試在實驗環境中能夠感受到真實欺騙場景一樣的緊張情緒。第二，標準化。實驗場景中應該能夠在不同時間和地點被其他研究者容易重復構建。第三，可控化。在實驗研究中，不僅需要呈現場景，更需要對這些場景進行定量化的控制和調節，構造不同實驗條件以研究不同因素對欺騙行為的影響。在現實情境下，受到現實環境的限制，在實驗中難以快速地切換場景。同時場景條件的定量化也有相當程度的困難。虛擬現實技術的一些優勢對解決這些挑戰提供了新的思路。雖然虛擬場景和真實場景存在著差別，但是虛擬場景卻能模擬各種復雜的犯罪現場，有的情況下比單純實驗室環境更加能夠激發受測者在現場中的感受。此外，作為軟件，虛擬場景在標準化和可控化上有著天然的優勢(de Gelder，K?tsyri，& de Borst，2018)。

3 虛擬現實的技術在欺騙行為研究中的應用領域

3.1 構建虛擬模擬犯罪場景代替真實模擬犯罪場景

在欺騙研究中，一個重要的研究方法就是模擬犯罪實驗(傅根躍，馬艷，丁曉攀，2008)。在該類型的實驗中，被試者被隨機分配至有罪組和無罪組。有罪組的受試者被要求進行一次“犯罪”行為，比如偷竊一個物體。而處于無罪組的被試，則不被要求進行“犯罪”行為。實驗結束后，他們均受到犯罪的指控，如果他們不能證明自己是無辜的，就會受到懲罰。因此，無論是有罪組還是無罪組，受試者都會對犯罪指控進行否認，而此時有罪組的行為則被定義為欺騙行為。

在模擬犯罪的實驗任務中，一個關鍵的要點就是構造一個讓被試身臨其境的場景環境。這樣的情景模擬犯罪時常用在隱藏信息測試上。該測試用于檢測只有犯罪者才會知道的犯罪細節知識。通過測量嫌疑人的反應來評估他們是否隱瞞“有罪知識”。但是由于實驗室中物理條件的限制，很多場景的布置難以和現實場景接近。虛擬現實的技術能夠提供一個低成本的、高逼真度的模擬犯罪環境。那么虛擬現實的場景是否能夠代替真實場景進行模擬犯罪行為的研究呢？Rosenfeld等人的研究首先讓被試在實驗室中進行一次偷竊行為。然后讓被試接受一個基于腦電的隱藏信息測試。在測試中，研究者發現當偷竊者看到其偷竊過的物體時，其P300信號會有顯著變化，提示腦電信號的變化可以作為檢測隱瞞信息的重要指標(Rosenfeld，Soskins，Bosh，& Ryan，2004)。Mertens等人在2008年重復了Rosenfeld等人的研究，將真實場景的偷竊任務改為虛擬場景下的偷竊任務。他們的研究發現虛擬場景下犯罪行為后的隱藏信息測試同樣激發了受測者大腦腦電信號的變化(Mertens & Allen，2008)。我國研究者楊越的研究同樣支持模擬場景犯罪的有效性。他們讓被試在虛擬環境中“殺人”后，接受隱瞞信息的測謊測試。研究發現虛擬環境模擬犯罪測謊能得到和經典模擬犯罪測謊相似的結果(楊越，2010)。基于這樣的研究證據，虛擬犯罪場景下的隱藏信息測試成為一個有效的實驗手段研究人們的說謊行為，被越來越多的研究者采用(Hahm et al.，2009；Kitt，2014)。此外，隱藏信息測試的核心邏輯在于一些事件只有特定的犯罪人才會經歷。因此通過對特定的探針刺激和中性刺激的反應差別，可以檢測一個人是否隱藏了特定犯罪的情節記憶，從而篩選出犯罪人。這樣的測試成敗在于能否誘發受測者對犯罪場景的記憶信息。在經典的隱藏信息測試中，研究者通過呈現場景物品的圖片，來誘發受測者的回憶。記憶的研究表明，人類的記憶存在場景效應。場景效應是指當人們在同一場景環境中回憶信息的時候，回憶成績會更好(Godden & Baddeley，1975)。如果能夠將受測者帶到原來實施犯罪的場景，理論上能夠更好地激發受測者的回憶，產生更大的反應差別。隨著三維掃描重構技術的發展，可以對場景和物體進行高精度的數字化掃描，快速完成對場景的三維重建(Sieberth，Dobay，Affolter，& Ebert，2019)。這樣的技術可以把嫌疑人帶回過去所經歷過的場景，在其犯罪情景中進行隱藏信息測試。Norman等人的研究使用虛擬場景下的隱藏信息測試，參與者首先在一個場景中從事一個模擬犯罪，然后把犯罪現場和物體通過激光掃描，轉化為虛擬場景，并在三維虛擬現實上呈現。研究發現當犯罪現場和物品在虛擬現實場景中呈現時，受測者皮膚電導反應會比僅僅以二維圖像的形式呈現時更強，這就增加了隱蔽信息識別的檢測率(Norman，Wade，Williams，& Watson，2020)。這一結果顯示在虛擬現實中重構犯罪現場或物品可能會增強受測者對刺激物的反應，從而提高隱藏信息測試的敏感性。

3.2 構建生態化的測試場景，提升了欺騙研究的生態效度

在真實的欺騙行為中，受測者處于一個很有壓力的環境，比如在審訊室中面對著審訊官的質詢。虛擬現實技術通過模擬欺騙行為的環境，提高實驗室研究環境和真實場景之間的接近程度，有利于提升研究結果的生態效度。例如，對于欺騙是會增加還是減少反應時間存在一定的爭論。認知負荷理論認為欺騙者需要抑制自己的真實記憶，同時編造一個虛構的描述，從而增加認知負荷。這種認知負荷的增加，就會導致他們對問題的反應更慢(Sporer & Schwandt，2006；Vrij，Fisher，& Blank，2017)。而依據人際欺騙的理論，欺騙者認為較長的反應時會讓對方認為欺騙者存在欺騙行為，他們會盡可能快地回答以避免受到猜疑(DePaulo et al.，2003)。大多數實驗室環境中的研究發現，欺騙者確實表現出了較長的反應時(Suchotzki，Verschuere，Van Bockstaele，Ben-Shakhar，& Crombez，2017；Walczyk，Roper，Seemann，& Humphrey，2003)。然而，Mapala等人的研究利用虛擬現實技術構造了一個高度逼真的機場安檢場景(Mapala，Warmelink，& Linkenauger，2017)。在實驗中，一名持槍的安檢人員向參與者詢問有關其財物的問題，受測者選擇是否進行欺騙。研究發現欺騙者對欺騙問題的反應實際上比對他們說實話的問題的反應更快。這一結果和在抽象的實驗室環境下測量的結果相反。這樣的差異在于欺騙者是否面對安檢人員。欺騙者在虛擬場景下更短的反應時可能是由于他們為了試圖欺騙安檢人員，有意識或下意識地更快地做出反應，以顯得更自信。這樣的結果提示提供生態化的測試場景是十分重要的。同時，生態化的環境能夠為專業人員提供甄別欺騙行為的訓練。人們對欺騙行為的判斷會依賴各種線索(DePaulo et al.，2003)，能夠有效的利用這些線索判斷他人的欺騙行為對專業人員十分重要。虛擬現實的技術可以制作出高精度的虛擬人物，有效模擬人在欺騙時各種動作的表情變化(Steptoe，Steed，Rovira，& Rae，2010)。McKenzie等人的研究構造了一個安全檢查點的訓練環境。受訓者在這個安全檢查點面對虛擬的人物完成諸如搜查汽車等檢查行為，通過對虛擬人物行為的觀察，來發現可疑的行為(McKenzie，Scerbo，& Catanzaro，2003)。這樣的環境給受訓者提供了一個生態化的訓練平臺。

3.3 定量化的控制刺激場景，分析影響欺騙行為的因素

虛擬現實場景的另一個重要優勢就是能夠較為容易地操控場景中的信息，實時地測量人類對特定事件的反應，從而建立場景環境的參數與人們行為的關系(de Gelder et al.，2018；Zhou，Han，Liang，Hu，& Kuai，2019)。最為典型的應用就是在運動動作的欺騙研究中分析運動員是如何知覺對手的假動作的(Bideau et al.，2009；Güldenpenning et al.，2017)。Brault等人在虛擬現實空間中，通過操作虛擬人物的動作參數，研究橄欖球員欺騙性的身體運動是如何影響防守球員決策和防守行為的(Brault et al.，2012)。他們的研究發現，有經驗的防守者在判斷和識別對手欺騙性動作時會利用對手重心的偏移信息，而新手的判斷則會更多受頭部和上肢軀干運動的影響。Lynch等人的研究發現有經驗的運動專家相比新手更加依賴于整體運動的線索來判斷對手可能的欺騙性動作，從而獲得更加準確的判斷(Lynch，Olivier，Bideau，& Kulpa，2019)。Aravena等人利用虛擬現實場景研究了學生在考試中的欺騙行為(Aravena et al.，2017)。研究構造了一個教室的場景，在教室中設置了虛擬的監考老師，同時控制監考老師的行走路徑和姿勢，并記錄學生的作弊行為。研究結果量化地勾畫出教師在不同空間位置下，學生作弊行為發生的次數，解釋了教師位置和朝向對學生作弊行為的影響。再如Farizi等人使用虛擬現實技術研究影響欺騙行為判斷的面部表情特征，該研究構建出虛擬的人物模型，定量地控制虛擬人物各個面部表情特征，從而分析各個特征對欺騙行為判斷的影響(Farizi，Bangay，& Mckenzie，2019)。這些研究顯示虛擬現實技術在定量化研究影響欺騙行為因素中的獨特優勢和應用前景。

4 不足與展望

綜上所述，虛擬現實技術通過構建具有生態性的實驗場景，提升了實驗室環境下欺騙研究的生態效度，同時定量化控制場景信息，分析各個場景因素對欺騙行為的影響。這些成果體現了利用虛擬現實技術，構造測試場景對研究欺騙行為的獨特作用。然而目前虛擬現實技術在欺騙行為研究中還處于早期探索階段，存在諸多的不足。

首先，人類被試對虛擬場景和真實場景有著認知上的偏差。欺騙作為一個人類復雜的社會行為，其背后有著復雜的動機和社會經濟背景。虛擬現實的技術雖然可以通過構建高質量的場景，建立逼真的臨場體驗，但是難以在虛擬場景中模擬這些復雜社會背景因素，從意識層次讓受試者愿意欺騙或者相信所見到的虛擬人物可能要對你進行欺騙。如何通過實驗設計，構建故事場景，讓受試者在虛擬現實場景中產生更強的代入感是研究設計中的重要挑戰。

其次，虛擬現實硬件的技術設備仍然存在諸多不足。頭盔顯示器存在眩暈感強和視覺疲勞嚴重等問題。同時由于頭盔遮蔽了受試者的視覺，佩戴頭盔之后的行走行為受到很大的限制。洞穴式呈現系統雖然大幅度改善眩暈感和視覺疲勞，但是建設成本較高。在觸覺和交互上，目前較為成熟的交互方式仍然是使用手柄控制器。但是這種交互方式并不自然。一些廠商在努力開發新的交互技術，例如數據手套(Lee，Park，Lee，& Kim，2017)或基于視覺的手勢識別(Rautaray & Agrawal，2015)，或讓用戶用自己的雙手與虛擬現實場景進行交互。這些新的交互技術將會進一步改善虛擬現實系統的用戶體驗，擴大虛擬現實技術的應用場景。

其三，虛擬現實技術在測謊實踐的應用較少。目前的研究主要集中在實驗室范圍的科學研究。一線的測謊工作經過長期發展逐漸形成準繩問題檢測、隱藏信息檢測這樣的標準化的測謊范式。虛擬現實場景把刺激輸入從語言和圖片轉變為程序化可控的虛擬場景，這為構造新的測試范式提供了想象空間。例如在虛擬場景中構建出虛擬審訊室，利用虛擬化身的技術構造出虛擬警察進行審訊；再如讓受測者在虛擬重構的犯罪場景中執行尋找作案工具的搜索任務。這些努力將推動實驗室欺騙研究成果向司法實踐的轉化。

最后，虛擬現實技術和眼動、腦電、近紅外等技術的結合有待進一步探索。在傳統的欺騙行為研究的范式中，研究者應用了外周生理、眼動、腦電及近紅外等技術手段測量受測者外周和腦中樞的反應，積累了豐富的經驗。相關領域的研究發現虛擬現實技術可以很好地和這些生理和腦成像技術相結合，實時地測量人們在生態環境下眼動和大腦中樞的反應(Meiβner，Pfeiffer，Pfeiffer，& Oppewal，2019；Seraglia et al.，2011；Wang et al.，2019)。這樣基于情景化的、多模態的研究方式將在理論上進一步提升研究者對欺騙行為的理解，同時也為測謊實踐提供了新的技術解決方案。